[发明专利]一种轮毂驱动电动汽车用带多层附加气室的空气弹簧

说明书

一种轮毂驱动电动汽车用带多层附加气室的空气弹簧，主要由一个主气室和一个附加气室组成，其中主气室为膜式柔性橡胶气囊结构，附加气室为刚性多层结构；主气室和附加气室之间用气体管道连接，气体管道上设置一个孔径可调的节流阻尼孔；位于气体管道上的节流阻尼孔具有高精度的连续调节能力；刚性多层附加气室由多层空腔组成，不同空腔之间通过开关阀串联连接；控制器能同时对节流阻尼孔和开关阀进行独立控制，通过对节流阻尼孔内径及开关阀开闭状态组合的协同控制，可实现所述空气弹簧刚度及阻尼特性的精准调节。

技术领域

本发明属于空气弹簧领域，特指一种轮毂驱动电动汽车用带多层附加气室的空气弹簧。

背景技术

随着汽车行业的发展，民众对于车辆舒适性的要求也越来越高。弹簧作为车辆悬架的主要缓冲装置，对于改善舒适性起着十分重要的作用。传统的螺旋弹簧由于具备结构简单、成本低廉、制造容易、耐用可靠等优点，广泛应用于被动悬架。但由于螺旋弹簧刚度具有线性特性及不可调节性，使得其对于舒适性的影响作用有限，并不能满足车辆日益提高的舒适性要求。特别是对于轮毂电机驱动的电动汽车而言，由于其簧下轮毂电机的安装，导致了车辆先天舒适性就低于同级别的其他车辆，因此轮毂电机驱动的电动汽车对于悬架及悬架弹簧有着普通螺旋弹簧显然难以完全满足的更加严格的要求。

相比于普通螺旋弹簧而言，空气弹簧虽有着较高的经济成本，但在整体性能上却明显优于前者。空气弹簧刚度具有更加理想的非线性特性，不但能满足强烈振动时的缓冲稳定性，也能使得在轻微振动时车身运动更加柔和，舒适性更佳。然而，普通空气弹簧也具有单一化设计、弹簧特性不能动态调节以适应不同工况等局限性，也在一定程度上限制了空气弹簧的发展。为了追求更高的弹簧性能及能够根据不同工况进行动态调节的能力，有必要提出一种性能可控的空气弹簧。

发明内容

本发明的目的是针对传统螺旋弹簧和空气弹簧的局限性，提出一种可供轮毂驱动电动汽车使用的、具有非线性特性的、刚度及阻尼特性可以根据实际工况进行实时调整的、可有效改善车辆舒适性的带多层附加气室的空气弹簧。

为解决上述问题，本发明提供了一种轮毂驱动电动汽车用带多层附加气室的空气弹簧，主要由一个主气室和一个附加气室组成，其中主气室为膜式柔性橡胶气囊结构，附加气室为刚性多层结构；主气室和附加气室之间用气体管道连接，气体管道上设置一个孔径可调的节流阻尼孔；控制器能同时对节流阻尼孔和开关阀进行独立控制。

所述空气弹簧中位于气体管道上的节流阻尼孔具有高精度的连续调节能力，能够在特定范围内实现节流阻尼孔内径数值的任意改变。节流阻尼孔对流过气体有限制作用，使得所述空气弹簧具有空气阻尼特性。节流阻尼孔的内径调节由控制器的电信号控制，弹簧振动时由于主气室内部气压的变化，气体会通过气体管道和节流阻尼孔在主气室和附加气室之间进行气体交换，通过调整气体管道上节流阻尼孔的内径大小可以改变管道内气体的质量流率。

所述空气弹簧的刚性多层附加气室由多层空腔组成，不同空腔之间通过开关阀串联连接。每个开关阀的开闭都由控制器独立控制，当两层空腔之间的开关阀处于开启状态时，两空腔之间相互连通，空腔容积视为一个整体；通过不同开关阀开闭状态的组合，可以获得不同的附加气室容积。

所述空气弹簧的刚性多层附加气室中各层空腔的容积不完全相同，与气体管道直接相连的首层空腔直接参与和主气室之间的气体交换，视为附加气室参与气体交换的初始层，为了保证附加气室参与工作气体的初始量，设置首层空腔容积大于其余各层空腔容积，其余各层空腔容积是可以通过开关阀接入首层空腔的，进而实现整个附加气室容积的改变。为确保附加气室容积的调节效果，故设置其余各层空腔空间相等，且小于首层空腔容积。

所述空气弹簧的气体管道、可调节流阻尼孔、开关阀孔径设置的大小安排为：气体管道的内径大于开关阀的内径，开关阀的内径大于可调节流阻尼孔的最大内径。该孔径安排方式是为了使节流阻尼孔内径的调节对整体弹簧内气体交换进程的影响占主要地位，保证了性能调节的有效性。